In nockengesteuerten Einspritzanlagen bei Brennkraftmaschinen vom Typ Pumpe-Leitung-Düse bzw. Pumpe-Düse wird die einge- spritzte Kraftstoffmenge mechanisch-hydraulisch über Drehzahl und Last oder elektronisch über ein Kennfeld geregelt.

Im Kraftfahrzeugbau werden beispielsweise mechanische Flieh- kraftregler als Enddrehzahlregler verwendet. Bei einem Flieh- kraftregler wird die Reglernabe von der Nockenwelle der Ein- spritzpumpe angetrieben. In der Reglernabe sind über zwei Win- kelhebel zwei gegenüberliegende Fliehgewichte gelagert, die einen Verstellbolzen verschieben, welcher über einen Regelhe- bel auf die Regelstange einwirkt, wodurch die Stellung der Steuerkanten der Pumpenstempel zum Elementsaugloch verändert wird. Enddrehzahlregler regeln nur die Leerlauf-und Höchst- drehzahl. Zwischen diesen Grenzwerten erfolgt die Regelung durch den Fahrer über das Fahrpedal.

Eine elektronische Regelung der dem Brennraum zugeführten Kraftstoffmenge ist wesentlich aufwändiger, erfüllt aber deut- lich mehr Funktionen. So ist die Volllastcharakteristik frei wählbar, wobei die Rauchgrenze immer eingehalten wird. Die eingespritzte Kraftstoffmenge kann entsprechend einer Messung der Luft-, Kühlmittel-und Kraftstofftemperatur in nahezu op- timaler Weise eingestellt werden. Weiterhin kann die Kraft- stoffmenge in Abhängigkeit von der Luftmasse und der Drehzahl begrenzt werden, die Fahrgeschwindigkeit geregelt und insbe- sondere begrenzt werden, sowie eine Eigendiagnose bzw. eine Diagnosehilfe bereitgestellt und die Kraftstoffverbrauch ange- zeigt werden.

Um eine elektronische Regelung zu bewerkstelligen, übermitteln Sensoren Messwerte über den Betriebszustand des Gesamtsystems an ein mikroprozessorgesteuertes Steuergerät. Im Steuergerät erfolgt ein Abgleich zwischen dem Istwert der dem Brennraum zugeführten Kraftstoffmenge und einem sich aufgrund der er- fassten Messwerte ergebenden Sollwert, zu welchem Zweck in ei- ner Speichereinheit des Steuergeräts die für den Abgleich not- wendigen Daten in Form eines Kennfeldes gespeichert sind. Nach erfolgtem Abgleich gibt das Steuergerät Korrektursignale zur Betätigung eines Stellmagneten für die Regelstange aus, bis Sollwert und Istwert gleich sind. Ein weiterer Regelkreis, bei welchem der Istwert des Spritzbeginns durch einen Nadelbewe- gungsfühler erfasst wird, dient zur Steuerung eines Förderbe- ginn-Stellmagneten, welcher über ein Gestänge und einen Exzen- ter einen Hubschieber betätigt.

Obgleich mit der elektronischen Regelung der eingespritzten Kraftstoffmenge zahlreiche Vorteile verbunden sind, ist deren Einsatz aufgrund der im Vergleich zu mechanisch-hydraulischen Systemen höheren Kosten und des vermehrten Wartungsaufwands oft nicht praktikabel. Aus diesem Grund wäre es höchst wün- schenswert, auch bei mechanisch-hydraulisch geregelten Ein- spritzanlagen die Fördermenge mit einfachen Mitteln einer Kennfeldregelung zuzuführen.

Demgegenüber ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Aufschalteinheit für nockenbetätigte Einspritzanlagen be- reitzustellen, durch welche die Fördermenge solcher Einspritz- anlagen in einfacher Weise einer Kennfeldregelung zugeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird nach einem Vorschlag der Erfindung durch eine elektromagnetisch gesteuerte Aufschalteinheit zur Steue- rung des Durchgangs einer fluidleitenden Verbindung zwischen einem auf Fluidhochdruck gebrachten Hochdrucksystem und einem Niederdrucksystem einer nockenbetätigten Einspritzanlage bei einer selbstzündenden Brennkraftmaschine gemäß den Merkmalen von Anspruch 1 erfüllt.

Eine erfindungsgemäße Aufschalteinheit umfasst demnach einen Treibschieber, der in einer mit dem Hochdrucksystem fluidlei- tend verbundenen axialen Führungsbohrung eines Schieberzylin- ders passgenau geführt ist. Der Treibschieber ist hierbei ent- gegen der rückstellenden Federkraft einer Schieberfeder zwi- schen einer durch die Federkraft bewirkten Ruheposition und einer durch den Fluiddruck bewirkten Endanschlagsposition axi- al verschiebbar. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist, dass in der Mantelfläche des Treibschiebers senkrecht zur Ver- schieberichtung zwei den Umfang ringförmig umgebende Steuernu- ten ausgespart sind. Die erfindungsgemäße Aufschalteinheit um- fasst ferner einen Überströmraum, der über ein elektrisch ge- steuertes Magnetventil mit der Führungsbohrung für den Treib- schieber fluidleitend verbunden ist. Weiterhin umfasst die er- findungsgemäße Aufschalteinheit eine die Führungsbohrung que- rende Querbohrung, die mit einem Ende mit dem Hochdrucksystem und mit dem anderen Ende mit dem Niederdrucksystem der Ein- spritzanlage verbunden ist. Die Querbohrung ist derart ange- ordnet, bzw. die axiale Länge des Treibschiebers derart bemes- sen, dass in der Ruheposition des Treibschiebers die Querboh- rung durch die Mantelfläche des Treibschiebers verschlossen ist. Niederdruckseitig verschließt ein Druckhalteventil die Querbohrung. In die Führungsbohrung des Treibschiebers mündet darüber hinaus eine Blocksteuerbohrung, welche mit dem Nieder- drucksystem fluidleitend verbunden ist. Die Mündung der Block- steuerbohrung ist derart angeordnet, dass die Blocksteuerboh- rung in Richtung der Verschiebung des Treibschiebers entgegen der Rückstellkraft der Schieberfeder nach der Querbohrung in die Führungsbohrung mündet. Zudem darf die Blocksteuerbohrung in der Ruheposition des Treibschiebers nicht durch dessen Man- telfläche verschlossen sein. Ferner ist eine Überströmraumboh- rung vorgesehen, durch welche der Überströmraumraum mit dem Niederdrucksystem fluidleitend verbunden ist.

Ein charakteristisches Merkmal der Erfindung ist, dass die beiden Steuernuten derart angeordnet sind, dass bei einer axialen Verschiebung des Treibschiebers entgegen der Rück- stellkraft der Schieberfeder ein Verschluss der Blocksteuer- bohrung durch die Mantelfläche des Treibschiebers erst dann erfolgt, wenn die vorauseilende Steuernut die Querbohrung be- reits passiert hat und bevor die nacheilende Steuernut in we- nigstens teilweise Gegenüberstellung zur Querbohrung gelangt.

Mit anderen Worten, die Blocksteuerbohrung wird erst dann durch die Mantelfläche des Treibschiebers verschlossen, wenn die Querbohrung durch die zwischen den Steuernuten befindliche Mantelfläche verschlossen ist und bevor die nacheilende Steu- ernut die Blockbohrung erreicht. Weiterhin ist wesentlich, dass die nacheilende Steuernut in der Endanschlagsposition des Treibschiebers in wenigstens teilweise Gegenüberstellung zur Querbohrung gelangt.

Ferner betrifft die Erfindung eine nockenbetätigte Einspritz- anlage bei einer Brennkraftmaschine, die mit einer erfindungs- gemäßen Aufschalteinheit gekoppelt ist.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genom- men wird. Es zeigen Fig. 1 eine schematische Übersichtsdarstellung einer Ein- spritzanlage mit angekoppelter erfindungsgemäßer Auf- schalteinheit ; Fig. 2 einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Auf- schalteinheit in einem Funktionszustand vor Beginn der Voreinspritzung (Phase I) ; in dem kleinen Dia- gramm, welches den Einspritzverlauf schematisch dar- stellt, ist der Funktionszustand der Aufschalteinheit durch die vertikale Linie gekennzeichnet ; Fig. 3 einen Axialschnitt durch die erfindungsgemäße Auf- schalteinheit von Fig. 2 in einem Funktionszustand während der Voreinspritzung (Phase II) ; in dem klei- nen Diagramm, welches den Einspritzverlauf schema- tisch darstellt, ist der Funktionszustand der Auf- schalteinheit durch die vertikale Linie gekennzeich- net ; Fig. 4 einen Axialschnitt durch die erfindungsgemäße Auf- schalteinheit von Fig. 2 in einem Funktionszustand zwischen der Voreinspritzung und der Haupteinsprit- zung (Phase III) ; in dem kleinen Diagramm, welches den Einspritzverlauf schematisch darstellt, ist der Funktionszustand der Aufschalteinheit durch die ver- tikale Linie gekennzeichnet ; Fig. 5 einen Axialschnitt durch die erfindungsgemäße Auf- schalteinheit von Fig. 2 in einem Funktionszustand während der Haupteinspritzung (Phase IV) ; in dem kleinen Diagramm, welches den Einspritzverlauf sche- matisch darstellt, ist der Funktionszustand der Auf- schalteinheit durch die vertikale Linie gekennzeich- net ; Fig. 6 einen Axialschnitt durch die erfindungsgemäße Auf- schalteinheit von Fig. 2 in einem Funktionszustand am Ende der Haupteinspritzung (Phase V) ; in dem kleinen Diagramm, welches den Einspritzverlauf schematisch darstellt, ist der Funktionszustand der Aufschaltein- heit durch die vertikale Linie gekennzeichnet.

Zunächst sei die schematische Übersichtsdarstellung einer nok- kengesteuerten Einspritzanlage vom Typ Pumpe-Leitung-Düse mit angekoppelter Aufschalteinheit von Fig. 1 betrachtet.

Eine Einspritzpumpe 20 wird von einem Tank 19 über eine Nie- derdruckleitung 24 mit Kraftstoff versorgt. Die Einspritzpumpe 20 befördert den Kraftstoff über eine Hochdruckleitung 22 zur Einspritzdüse 21, von wo aus der Kraftstoff in den (nicht dar- gestellten) Brennraum eingespritzt wird. Von der Einspritzdüse 21 führt eine sog. Leckölleitung 23 Kraftstoff unter Nieder- druck zurück zum Tank 19. Die erfindungsgemäße Aufschaltein- heit 28 ist über die Verbindungsleitung 29 mit der Hochdruck- leitung 22 und über die Überströmleitung 30 mit der Lecköllei- tung 23 fluidleitend verbunden, so dass-abhängig von dem je- weiligen Strömungswiderstand innerhalb der Aufschalteinheit- Kraftstoff über die Aufschalteinheit 28 an die Leckölleitung 23 abgesteuert werden kann. Der Vollständigkeit sei erwähnt, dass auch von der Einspritzpumpe 20 eine Leckölleitung 25 zum Kraftstofftank 19 zurückführt.

Die Aufschalteinheit 28 wird von einem Steuergerät 26 über ei- ne elektrische Verbindungsleitung 27 mit elektrischen Steuer- signalen versorgt. Im Steuergerät 26 ist in einer Speicherein- heit die für einen bestimmten Betriebszustand der Brennkraft- maschine in den Brennraum einzuspritzende Kraftstoffmenge in Form eines Kennfelds abgelegt. Zur Bestimmung des Ist-Zustands der Brennkraftmaschine empfängt das Steuergerät 26 die von Sensoren erfassten Zustandswerte 31 der Brennkraftmaschine, z. B. Drehzahl, Lufttemperatur, Abgaszusammensetzung und der- gleichen. Nach Abgleich des erfassten Ist-Zustands mit dem an- hand des Kennfelds ermittelten Soll-Zustand, schickt das Steu- ergerät über die elektrische Verbindungsleitung 27 elektrische Steuersignale an die Aufschalteinheit 28, wodurch der Strö- mungswiderstand innerhalb der Aufschalteinheit für den von der Hochdruckleitung 22 an die Leckölleitung 23 abgesteuerten Kraftstoff verändert wird. Ein hoher Strömungswiderstand be- deutet, dass wenig oder kein Kraftstoff aus der Hochdrucklei- tung 22 in die Leckölleitung 23 abgesteuert wird, wohingegen bei einem kleinen oder einem verschwindend geringen Strömungs- widerstand der Druck im Hochdrucksystem durch Absteuern von Kraftstoff stark abfällt, wodurch ein Einspritzvorgang unter- bunden werden kann.

Obgleich in Fig. 1 die erfindungsgemäße Aufschalteinheit mit der Hochdruck-und Niederdruckleitung einer Einspritzpumpe vom Typ Pumpe-Leitung-Düse verbunden wurde, ist es in gleicher Weise möglich, die erfindungsgemäße Aufschalteinheit mit dem Hochdruck-und Niederdruckraum einer Einspritzpumpe vom Typ Pumpe-Düse zu verbinden, was ohne zusätzliche Verbindungslei- tungen möglich ist.

Zur Veranschaulichung von Aufbau und Funktion der erfindungs- gemäßen Aufschalteinheit wird Bezug auf die Figuren 2 bis 6 genommen.

Fig. 2 zeigt einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Aufschalteinheit 28 in einem Funktionszustand vor Beginn der Voreinspritzung (Phase I). In dem kleinen Diagramm ist der vollständige Einspritzverlauf in Form des gegen die Zeit auf- getragenen Drucks im Hochdrucksystem der Einspritzanlage sche- matisch darstellt. Der Funktionszustand der Aufschalteinheit in Phase I ist durch die vertikale Linie gekennzeichnet.

Die erfindungsgemäße Aufschalteinheit umfasst einen von einem Schiebergehäuse 4 umgebenen Schieberzylinder 3, einen am Schiebergehäuse 4 stirnseitig befestigten Schiebergehäusedek- kel 6 und ein am Schiebergehäuse 4 bodenseitig befestigtes Ma- gnetgehäuse 5. Magnetgehäuse 5, Schiebergehäuse 4 und Schie- bergehäusedeckel 6 werden durch vier Schrauben 8, welche an einem Pumpe-Düse-Gehäuse 36 einer Einspritzpumpe verschraubt sind, fest verbunden.

In dem Schieberzylinder 3 ist eine axiale Führungsbohrung 32 ausgebildet, in welcher ein Treibschieber 1 passgenau geführt ist. Der Treibschieber 1 ist entgegen der Rückstellkraft einer Schieberfeder 12 axial verschiebbar. Die Schieberfeder 12 ist in einem als Teil der Führungsbohrung 32 ausgebildeten Schie- berfederraum 33 angeordnet. In der Mantelfläche des Treib- schiebers 1 sind, senkrecht zur Verschieberichtung, um den Um- fang herum, zwei ringförmige Steuernuten 34,51 ausgespart.

Der am Schiebergehäuse 4 stirnseitig befestigte Schiebergehäu- sedeckel 6 umfasst einen Zulauf 34 in Form eines Zulaufdicht- kegels und einen Ablauf 35. Der Zulauf 34 ist an einem Ende mit einem in dem Pumpe-Düse-Gehäuse 36 ausgebildeten Hoch- druckraum 37 fluidleitend verbunden. An seinem anderen Ende ist der Zulauf 34 mit der Führungsbohrung 32 fluidleitend ver- bunden. Hierdurch wird der Treibschieber 1 mit dem Fluiddruck des Fluids aus dem Hochdruckraum 38 beaufschlagt. Der Treib- schieber kann durch den Fluiddruck aus einer durch die Feder- kraft der Schieberfeder 12 bewirkten Ruheposition in eine End- anschlagslage überführt werden. Der Ablauf 35 ist mit der in dem Pumpe-Düse-Gehäuse 36 ausgebildeten Leckölleitung 38 flu- idleitend verbunden. Ein 0-Ring 13 sorgt für eine fluiddichte Verbindung zwischen Ablauf 35 und Leckölleitung 38.

Das Magnetgehäuse 5 ist über einen O-Ring 14 am Schiebergehäu- se 4 bodenseitig befestigt. Das Magnetgehäuse 5 umfasst einen mit dem Schieberfederraum 33 verbundenen Überströmraum 39. Im Überströmraum 39 befindet sich ein Magnetventil, welches sich aus einer Magnetwicklung 9, einem Spulenmagnetkern 11, einem Magnetanker 10 und einer mit dem Magnetanker zusammenwirkenden Steuerkugel 2 zusammensetzt. In Schließstellung des Magnetven- tils sitzt die Steuerkugel 2 einem Dichtsitz 40 auf. Der Dichtsitz 40 ist in einem auf den Schieberzylinder 3 dicht aufgesetzten Aufsatzstück 41 ausgebildet. In Schließstellung verschließt das Magnetventil die fluidleitende Verbindung zwi- schen Schieberfederraum 33 und Überströmraum 39, während das Magnetventil in Öffnungsstellung den Durchgang freigibt. Das Magnetventil kann durch entsprechende Bestromung der Magnet- wicklung 9 über eine (in Fig. 2 nicht dargestellte) elektri- sche Verbindungsleitung 27 zwischen Steuergerät 26 und Auf- schalteinheit 28 in Öffnungs-oder Schließstellung gebracht werden. Zusätzlich verfügt die in Fig. 2 dargestellte Auf- schalteinheit über eine Magnetrückstellfeder 18, durch deren Federkraft der Magnetanker 10 gegen die Steuerkugel 2 gedrückt wird, wodurch bewirkt wird, dass die Steuerkugel 2 ihrem Dichtsitz 40 aufsitzt.

Die erfindungsgemäße Aufschalteinheit ist ferner mit einer die Führungsbohrung 32 querenden Querbohrung 42 versehen. Die Querbohrung 42 ist an ihrem einen Ende über eine axiale Boh- rung 43 und eine Ausfräsung 44 des Schiebergehäusedeckels 6 mit dem Zulauf 34 verbunden. An ihrem anderen Ende ist die Querbohrung 43 über eine gegenüber der Querbohrung 43 verbrei- terte Bohrung 45 mit dem Ablauf 35 verbunden. Der Ablauf 35 ist in Form einer Schraubenlochbohrung ausgeführt.

In dem in Fig. 2 gezeigten Funktionszustand der Aufschaltein- heit (Phase 1), in welchem der Treibschieber 1 durch die Rück- stellkraft der Schieberfeder 12 gegen den Anschlag 47 des Schiebergehäusedeckels 6, d. h. in seine Ruheposition, ge- drückt wird, ist der Durchgang der Querbohrung 42 von der Man- telfläche des Treibschiebers 1 versperrt. Durch eine axiale Verschiebung des Treibschiebers 1 entgegen der Rückstellkraft der Schieberfeder 12 können die Steuernuten 34 jeweils in eine Gegenüberstellung zur Querbohrung 42 gelangen, so dass die beiden in die Führungsbohrung 32 mündenden Teile der Querboh- rung 42 durch die Steuernuten 34 des Treibschiebers 1 fluid- leitend verbunden sind und somit eine fluidleitende Verbindung zwischen Hochdrucksystem und Niederdrucksystem erstellt wird.

Die Querbohrung 42 wird ablaufseitig des Treibschiebers 1 durch ein Druckhalteventil verschlossen. Das Druckhalteventil besteht aus einer Blattfeder 16 und einer mit der Blattfeder zusammenwirkenden Aufsteuerkugel 15. Die Aufsteuerkugel 15 wird durch die Blattfeder auf ihren Dichtsitz 48 gedrückt, wo- durch die Querbohrung 42 verschlossen wird. Der Dichtsitz 48 ergibt sich aus einem kegelförmigen Übergang der verbreiterten Bohrung 45 in die Querbohrung 42. Die Blattfeder 16 ist in ei- ne Ausfräsung eingespannt, welche sich aus einem Teil einer in der Mantelfläche des Schieberzylinders 3 vollumfänglich ausge- bildeten Ausfräsung 46 und einer dieser Ausfräsung 46 angren- zenden Ausfräsung 48 zusammensetzt. Die in den Ablauf 35 mün- dende verbreiterte Querbohrung 45 quert die Ausfräsung 46 in der Mantelfläche des Schieberzylinders 3, so dass die Ausfrä- sung 46 mit dem Ablauf 25 fluidleitend verbunden ist.

Das Druckventil kann durch einen Fluiddruck oberhalb eines be- stimmten Öffnungsdrucks geöffnet werden, welcher vorzugsweise zwischen 20 und 50 bar beträgt. Die Größe des Öffnungsdrucks kann hierbei durch die Federkraft der Blattfeder 16 reguliert werden.

Weiterhin weist die erfindungsgemäße Aufschalteinheit einen Verbindungskanal zur fluidleitenden Verbindung des Überström- raums 39 und des Schieberfederraums 33 mit dem Ablauf 35 auf.

Der Verbindungskanal umfasst zu diesem Zweck eine in den Über- strömraum 39 mündende Überströmraumbohrung 50 und eine die Überströmraumbohrung 50 mit der Ausfräsung 46 verbindende Boh- rung 49, wodurch eine fluidleitende Verbindung mit dem Ablauf 35 erstellt ist, da die Ausfräsung 46 über die verbreiterte Bohrung 45 stromabwärts des Druckventils mit dem Ablauf 35 fluidleitend verbunden ist. Die die Überströmraumbohrung 50 mit der Ausfräsung 46 fluidleitend verbindende Bohrung 49 mün- det in ihrer Verlängerung in die Blocksteuerbohrung 17, welche sich in den Schieberfederraum 33 öffnet. Somit ist der Schie- berfederraum über Blocksteuerbohrung 17, Bohrung 49, Ausfrä- sung 46 und Bohrung 45 mit dem Ablauf 35 fluidleitend verbun- den.

In dem in Fig. 2 gezeigten Funktionszustand der Aufschaltein- heit (Phase I), in welchem der Treibschieber 1 durch die Rück- stellkraft der Schieberfeder 12 gegen seinen Anschlag 47 in- nerhalb der Ausfräsung 44 des Schiebergehäusedeckels 6 ge- drückt wird, ist die Blocksteuerbohrung 17 von der Mantelflä- che des Treibschiebers 1 nicht versperrt, so dass eine fluid- leitende Verbindung zwischen Schieberfederraum 33 und Ablauf 35 vorliegt.

Die axiale Länge des erfindungsgemäßen Treibschiebers 1 ist so bemessen, dass in der in Fig. 2 gezeigten Ruheposition des Treibschiebers 1 die Querbohrung durch die Mantelfläche des Treibschiebers 1 verschlossen ist.

Die Steuernuten 34, 51 sind derart angeordnet, dass bei einer axialen Verschiebung des Treibschiebers 1 entgegen der Rück- stellkraft der Schieberfeder 12 ein Verschluss der Blocksteu- erbohrung 17 durch die Mantelfläche des Treibschiebers 1 erst dann erfolgt, wenn die vorauseilende Steuernut 34 die Querboh- rung 42 bereits passiert hat und bevor die nacheilende Steuer- nut 51 in wenigstens teilweise Gegenüberstellung zur Querboh- rung gelangt. Weiterhin gelangt die nacheilende Steuernut 51 in der Endanschlagsposition des Treibschiebers 1 in wenigstens teilweise Gegenüberstellung zur Querbohrung.

Phase I stellt die Ausgangsposition des Treibschiebers 1 vor dem Beginn der Voreinspritzung dar. Das Magnetventil ist ge- schlossen. Der Treibschieber befindet sich in einer Ruheposi- tion, in der er durch die Federkraft der Schieberfeder 12 ge- gen den Anschlag 47 des Schiebergehäusedeckels 6 (in der Zeichnung rechts) gedrückt wird. Der Druck im Hochdruckraum 37 und Zulauf 34 entspricht dem Standdruck des Hochdrucksystems zwischen zwei Einspritzvorgängen, und liegt im allgemeinen zwischen 5 und 50 bar. Der Systemstanddruck wirkt auf den Treibschieber 1, reicht jedoch nicht aus, den Treibschieber 1 entgegen der Rückstellkraft der Schieberfeder 12 zu verschie- ben. In den anderen mit Kraftstoff gefüllten Hohlräumen liegt ein Fluiddruck vor, welcher sich aus dem Fluiddruck im Nieder- druckversorgungssystem (Leckölleitung) ergibt. Dieser liegt im allgemeinen zwischen 0,5 und 5 bar.

Der Förderbeginn der mit der Aufschalteinheit gekoppelten Ein- spritzpumpe kann beispielsweise über eine obenliegende Steuer- kante des Pumpenstempels reguliert werden. Beginnt nun der Pumpenstempel seine Förderung zu dem Zeitpunkt, wenn die oben- liegende Steuerkante das Elementsaugloch schließt, so steigt der Fluiddruck im Hochdrucksystem an und die Voreinspritzung beginnt. Das Ansteigen des Fluiddrucks im Hochdruckraum 34 be- wirkt ein Verschieben des Treibschiebers 1 entgegen der Rück- stellkraft der Schieberfeder 12. Dieser Funktionszustand der Aufschalteinheit (Phase II) ist in Fig. 3 dargestellt.

Fig. 3 zeigt einen Axialschnitt durch die erfindungsgemäße Aufschalteinheit von Fig. 2 in einem Funktionszustand während der Voreinspritzung (Phase II). In dem kleinen Diagramm ist der vollständige Einspritzverlauf in Form des gegen die Zeit aufgetragenen Drucks im Hochdrucksystem der Einspritzanlage schematisch darstellt. Der Funktionszustand der Aufschaltein- heit in Phase II ist durch die vertikale Linie gekennzeichnet.

In Fig. 3, sowie in den Figuren 4,5 und 6, sind die zu Fig. 2 gleichen Elemente mit denselben Bezugszahlen bezeichnet. Um Wiederholungen zu vermeiden, werden jeweils nur die Unter- schiede in den jeweiligen Funktionszuständen der Aufschaltein- heit dargestellt.

In Fig. 3 ist der entgegen der Rückstellkraft der Schieberfe- der 12 (in der Zeichnung nach links) verschobene Treibschieber 1 in einer Position unmittelbar vor Ende der Voreinspritzung gezeigt. Das Magnetventil ist geschlossen. Der Druck im Hoch- drucksystem beträgt nunmehr im allgemeinen zwischen 200 und 300 bar. Der verschobene Treibschieber 1 gibt die Ausfräsung 44 des Schiebergehäusedeckels 6 frei, wodurch der Druck des Hochdrucksystems auch in der Bohrung 43 und dem damit verbun- denen Teil der Querbohrung 42 herrscht. In allen anderen mit Kraftstoff gefüllten Hohlräumen liegt weiterhin ein Druck vor, welcher sich aus dem Druck im Niederdruckversorgungssystem (Leckölleitung) ergibt. Zu diesem Zeitpunkt ist die hochdruck- beaufschlagte Querbohrung 42 noch durch die Mantelfläche des Treibschiebers 1 verschlossen.

Phase II dauert jedoch nur sehr kurz, weil der schnell anstei- gende Druck im Hochdrucksystem die vorauseilende Steuernut 34 des Treibschiebers 1 in Gegenüberstellung zur Querbohrung 42 bringt. Dieser Funktionszustand des Treibschiebers 1 (Phase III) ist in Fig. 4 dargestellt.

Wie in Fig. 4 (Phase III) ersichtlich ist, verbindet die vor- auseilende Steuernut 34 die in die Führungsbohrung 32 münden- den Teile der Querbohrung 42. Über die Querbohrung 42 wird so- mit eine fluidleitende Verbindung zwischen Hochdruck-und Nie- derdrucksystem erstellt, wodurch der Druck im Hochdrucksystem schlagartig zusammenbricht, die Düsennadel schließt und die Voreinspritzung beendet wird. Die Dauer der Voreinspritzung hängt somit von dem Laufverhalten des Treibschiebers 1, das seinerseits von dem Flächenverhältnis Pumpenstempel/Treib- schieberfläche abhängt, sowie von den Überdeckungslängen von Querbohrung 42 und die diese verschließende Mantelfläche bis zum Erreichen der vorauseilenden Steuernut 34 ab. Je länger es dauert, bis die vorauseilende Steuernut 34 in Gegenüberstel- lung zur Querbohrung 42 gelangt und den Durchgang der Querboh- rung 42 freigibt, desto länger dauert die Voreinspritzung, und umgekehrt.

Durch den Öffnungsdruck des die Querbohrung 42 verschließenden Druckhalteventils ergibt sich ein Haltedruck im Hochdrucksy- stem von ca. 20 bis 50 bar. Stromabwärts des Druckhalteven- tils, sowie in allen anderen mit Kraftstoff gefüllten Hohlräu- men liegt ein Fluiddruck vor, welcher sich aus dem Fluiddruck im Niederdruckversorgungssystem (Leckölleitung) ergibt. Das Magnetventil ist weiterhin geschlossen.

Der Pumpenkolben setzt seine Förderung fort und treibt den Treibschieber 1 mit dem Haltedruck von ca. 20 bis 50 bar wei- ter, bis die nacheilende Kante der vorauseilenden Steuernut 32 die Querbohrung 42 schließt. Hieraus ergibt sich ein Ausle- gungskriterium für die Federkraft der Schieberfeder 12, wonach der Treibschieber 1 zu Beginn der Phase I durch die Rückstell- kraft der Schieberfeder 12 zur Anlage gegen den Anschlag 47 gebracht werden soll, jedoch durch den Haltedruck entgegen der Rückstellkraft der Schieberfeder 12 axial verschoben werden soll.

Sobald die nachfolgende Kante der vorauseilenden Steuernut 34 die Querbohrung 42 schließt, steigt der Druck im Hochdrucksy- stem schnell an und die Haupteinspritzung beginnt.

Die Dauer von Phase III, d. h. der Abkoppelungsabstand zwi- schen Voreinspritzung und Haupteinspritzung, hängt von der konkreten Auslegung der Aufschalteinheit ab. Der Abkoppelungs- abstand ergibt sich aus dem Laufverhalten des Treibschiebers 1, sowie aus den Überdeckungslängen von Querbohrung 42 und vorauseilender Steuernut 34. Je schneller der Treibschieber 1 entgegen der Rückstellkraft der Schieberfeder 12 verschoben wird, desto größer ist bei einer konstanten Überdeckungslänge von Querbohrung 42 und vorauseilender Steuernut 34 der Abkop- pelungsabstand zwischen Voreinspritzung und Haupteinspritzung.

Je größer die Überdeckungslänge von Querbohrung 42 und voraus- eilender Steuernut 34 ist, desto größer ist bei einem konstan- ten Laufverhalten der Abkoppelungsabstand zwischen Vorein- spritzung und Haupteinspritzung.

Nach Beginn der Haupteinspritzung (Phase IV) liegt im Hoch- druckraum 37, Zulauf 34, Ausfräsung 44, Bohrung 43 und dem zu- laufseitigen Teil der Querbohrung 42 der Fluiddruck des Hoch- drucksystems vor. Dieser liegt im allgemeinen zwischen 250 und 1000 bar. Im ablaufseitigen Teil der Querbohrung 42 bis zum Druckhalteventil herrscht der Haltedruck des Druckhalteventils (25 bis 50 bar), da der zulaufseitige Teil der Querbohrung 42 und der ablaufseitige Teil der Querbohrung 42 durch die Man- telfläche des Treibschiebers 1 getrennt sind. In allen anderen mit Kraftstoff gefüllten Hohlräumen liegt ein Fluiddruck vor, welcher sich aus dem Fluiddruck im Niederdruckversorgungssy- stem (Leckölleitung) ergibt. Das Magnetventil ist weiterhin geschlossen.

Durch den Druck im Hochdrucksystem wird der Treibschieber 1 entgegen der Rückstellkraft der Schieberfeder 12 weiter ver- schoben. Die axiale Abmessung des Treibschiebers 1 und der räumliche Abstand der beiden Steuernuten 34,51 ist derart be- messen, dass, bei einer Verschiebung des Treibschiebers 1 ent- gegen der Rückstellkraft der Schieberfeder 12, die vorausei- lende Mantelfläche des Treibschiebers 1 die Blocksteuerbohrung 17 schließt, solange die Querbohrung 42 durch die zwischen den beiden Steuernuten 34,51 befindliche Mantelfläche des Treib- schiebers 1 verschlossen ist, d. h. bevor die nacheilende Steuernut 51 den zulaufseitigen Teil der Querbohrung 42 und den ablaufseitigen Teil der Querbohrung 42 fluidleitend ver- bindet.

Überfährt der Treibschieber 1 mit seiner vorauseilenden Man- telfläche die Blocksteuerbohrung 17, wird eine hydraulische Blockierung des Treibschiebers 1 erreicht, solange das Magnet- ventil geschlossen gehalten wird.

Dieser Funktionszustand der Aufschalteinheit (Phase IV) ist in Fig. 5 dargestellt. Durch den Verschluss der Blocksteuerboh- rung 17 steigt bei geschlossenem Magnetventil der Fluiddruck im Schieberfederraum 33 sehr schnell an. Die axiale Verschie- bung des Treibschiebers 1 entgegen der Rückstellkraft der Schieberfeder 12 wird hydraulisch blockiert, so dass die nach- eilende Steuernut 51 nicht bis zur Querbohrung 42 gelangt und den Durchgang der Querbohrung freigeben kann. Die Hauptein- spritzung dauert somit an.

Wird nun das Magnetventil durch Bestromung der Magnetspule ge- öffnet, d. h. gibt die Steuerkugel 2 den Durchgang zwischen Schieberfederraum 33 und Überströmraum 39 frei, wird die hy- draulische Blockierung des Treibschiebers 1 gelöst und der Treibschieber wird durch den Druck des Hochdrucksystems sofort in seine Endanschlagsposition gedrückt, in der die nacheilende Steuernut 51 in Gegenüberstellung zur Querbohrung 42 gelangt.

In der Endanschlagsposition des Treibschiebers 1 ist der Durchgang der Querbohrung 42 somit durch die Steuernut 51 freigegeben, der Druck im Hochdrucksystem fällt schlagartig ab, die Düsennadel schließt schnell und die Haupteinspritzung wird beendet.

Dieser Funktionszustand (Phase V) der Aufschalteinheit ist in Fig. 6 dargestellt. Die nacheilende Steuernut 51 befindet sich in Gegenüberstellung zur Querbohrung 42 und stellt eine fluid- leitende Verbindung zwischen Hochdrucksystem und Niederdruck- system her. Der Treibschieber 1 ist in seiner Endanschlagspo- sition mit seinen Stoßflächen 53 zur Anlage gegen den Anschlag 52 des Aufsatzstücks 41 gelangt.

Sobald der Druck im Hochdrucksystem unterhalb des Öffnungs- drucks des Druckhalteventils fällt, schließt das Druckhalte- ventil. Infolgedessen liegt im Hochdrucksystem ein Haltedruck entsprechend dem Öffnungsdruck des Druckhalteventils vor, wel- cher im allgemeinen zwischen 20 und 50 bar liegt. Dieser Druck genügt entsprechend der Auslegung der Schieberfeder 12, dass der Treibschieber 1 weiterhin in seiner Endanschlagsposition verharrt. Erst wenn die untere Steuerkurve des Pumpenstempels das Elementsaugloch freigibt und die Förderung des Pumpenstem- pels beendet ist, fällt der Druck im Hochdrucksystem unterhalb des Haltedrucks und der Treibschieber wird durch die Rück- stellkraft der Schieberfeder 12 in seine Ausgangslage, d. h. in seine Ruheposition in der dem Anschlag 47 des Schieberge- häusedeckels 6 anliegt, gedrückt. In diesem Funktionszustand, welche Phase I entspricht, liegt im Hochdruckraum 37, im Zu- lauf 34, in der-Bohrung 43 und in der Querbohrung 42 der Hoch- drucksystem-Standdruck zwischen zwei Einspritzvorgängen vor.

In allen anderen mit Kraftstoff gefüllten Hohlräumen liegt ein Fluiddruck vor, welcher sich aus dem Fluiddruck im Nieder- druckversorgungssystem (Leckölleitung) ergibt. Das Magnetven- til wird durch Bestromung der Ankerspule bzw. alleinig durch die Federkraft der Feder 18 geschlossen. Die Steuerkugel 2 liegt ihrem Dichtsitz an.

Zur Auslegung der Abmessungen von Magnetventil und Druckhalte- ventil ist folgendes zu bemerken. Das Magnetventil kann wegen der geringen durchströmenden Fluidmengen sehr klein werden.

Der Kugelsitz weist hierzu vorteilhaft eine Querschnittsfläche auf, die dem 5-fachen der Querschnittsfläche eines Düsen- spritzlochs entspricht. Aufgrund der vergleichsweise kleinen Öffnung des Magnetventils und der hierdurch bedingten geringen Kräfte, genügt es kleine Magnetspulen und-kerne einzusetzen.

Auf ein schnell schaltendes (auf-zu) Magnetventil kann wegen des großen zur Verfügung stehenden Zeitraums (im allgemeinen bis zu 720° KW) bis zum Beginn des nächsten Einspritzvorgangs verzichtet werden. Vielmehr reicht es, dass das Magnetventil schnell aufmacht, was durch eine bloße Stromlosschaltung der Magnetspule und die Druckunterstützung der hydraulischen Blok- kierung im Schieberfederraum stets gewährleistet werden kann.

Typischerweise haben die eingesetzten Magnetventile eine Lei- stungsaufnahme von weniger als 20 W, vorzugsweise weniger als 5 W. Eine Gefährdung der Steuerkugel des Magnetventils durch Kaviation ist aufgrund der geringen Durchflussmengen nicht zu befürchten.

Etwas anderes gilt für das Druckhalteventil, da über diesen Weg beispielsweise bei einem Motorstopp die gesamte von einem Pumpenstempel geförderte Kraftstoffmenge abgesteuert werden muss. Für die Querschnittsfläche der Querbohrung bedeutet dies, dass diese wenigstens das 10-fache der Querschnittsflä- che eines Düsenspritzlochs betragen soll. Eine typische Größe für den Durchmesser der Querbohrung beträgt ca. 1 mm. Da für das Druckhalteventil keine Anforderungen bezüglich hoher Drük- ke zu stellen sind, kann eine geringe Strömungsgeschwindigkeit einfach realisiert werden. Wenn der Durchmesser der Querboh- rung ca. 1 mm beträgt, beträgt der Durchmesser der Aufsteuer- kugel des Druckhalteventils typisch 2 mm.

Die dem Fluiddruck des Hochdrucksystems ausgesetzte Stirnflä- che des Steuerschiebers beträgt vorzugsweise ca. das 30-fache der Querschnittsfläche eines Düsenspritzlochs. Typisch beträgt der Durchmesser einer im Querschnitt kreisförmigen Stirnfläche des Steuerschiebers 3 mm.

Durch die erfindungsgemäße Aufschalteinheit wird über Treib- schieber, Steuernuten, hydraulische Blockierung des Treib- schiebers und das elektrisch gesteuerte Magnetventil der För- derverlauf der Einspritzung, das Förderende und somit die Ein- spritzmenge beeinflusst. Der statische Förderbeginn wird ge- wöhnlich über eine obenliegende Steuerkante des Pumpenstempels geregelt. Die untenliegende Steuerkante des Pumpenstempels ist bei Ankoppelung der Aufschalteinheit im Unterschied zum Stand der Technik ohne Funktion für das Förderende. Das Förderende wird anstelle dessen durch einen erzwungenen Druckabfall im Hochdrucksystem mithilfe einer Regelung des Durchgangs einer fluidleitenden Verbindung zwischen Hochdrucksystem und Nieder- drucksystem durch die erfindungsgemäße Aufschalteinheit her- beigeführt. Durch die Ansteuerung der erfindungsgemäßen Auf- schalteinheit über ein Steuergerät ist eine Kennfeldregelung möglich.

Bereits bestehende rein mechanisch-hydraulisch geregelte nok- kengesteuerte Einspritzanlagen können in einfacher und wirt- schaftlicher Weise mit der erfindungsgemäßen Aufschalteinheit nachgerüstet werden, um die wichtigen Funktionen Einspritzende und Einspritzmenge einer Kennfeldregelung zuzuführen. Zudem kann in äußerst vorteilhafter Weise eine Voreinspritzung rea- lisiert werden, ohne zu diesem Zweck auf schnellschaltende Ma- gnetventile angewiesen zu sein. Da die elektrische Schaltlei- stung im allgemeinen weniger als 20 W betragen kann, kann die Aufschalteinheit sehr klein ausgeführt werden.

Die erfindungsgemäße Aufschalteinheit kann an Einspritzanlagen vom Typ Pumpe-Düse oder Pumpe-Leitung-Düse angekoppelt werden.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern einer Vielzahl von Ab- änderungen zugänglich, ohne aus dem Schutzumfang der Erfindung zu gelangen. Insbesondere liegt es im Belieben des Fachmanns, den Treibschieber der erfindungsgemäßen Aufschalteinheit mit nur einer einzigen Steuernut zu versehen und somit auf eine Realisierung der Voreinspritzung zu verzichten.